Výroba zlata, ortuti a olova

Prezentácia

Jozef Harčarufka

Výskyt : zlatonosné horniny (koloidne rozptýlené zlato v sulfidoch Cu, Fe, Pb, Hg, Sb, teluridy, arzenidy) rýdze zlato (naplaveniny)

Spôsoby získavania :• Ryžovanie• Flotácia• Amalgamácia • Chlórovanie• Kyanizácia

Výroba zlata

Ryžovanie (gravitačná metóda): Ak sú prítomné makroskopické častice zlata. Z nánosov odplavením ľahšej jaloviny silným prúdom vody. „Corduroyovanie“ – jemne rozomletá ruda v podobe kalu preteká vibrujúcim

splavom potiahnutým tkaninou (corduroy), na ktorej sa zlato zachytáva.

Flotácia (fyzikálno-chemická metóda): Na základe rozdielnej zmáčavosti zložiek rudy s vodou a rozdielnej schopnosti

pútať bublinky vzduchu. Využíva sa, ak je zlato viazané sa sulfidy kovov v zmesnej rude. Mletá ruda sa mieša s vodou, pridávajú sa kolektory (olejové látky viažuce sa na

častice a zvyšujúce ich hydrofóbnosť) a penotvorné tenzidy. Privádzaný vzduch sa viaže na častice sulfidov kovov, ktoré prechádzajú do peny, tá

sa zberá a odstraňuje sa z nej vzduch. Výsledkom je flotačný koncentrát, ktorý sa ďalej spracováva selektívnou flotáciou.

Výroba zlata

Amalgamácia : Rozdrvená ruda pri styku s ortuťou na platniach vytvára hubovitú zliatinu zlato-

ortuťový amalgám, ktorý sa v peci zahrieva a ortuť sa z neho oddestiluje. Tento spôsob je už prekonaný a bol nahradený kyanizáciou.

Chlórovanie : Spracovanie výpražkov zlatonosných pyritov s chlórovým vápnom, kyselinou

sírovou a vodou, kedy vzniká chlorid zlatitý a následne jeho rozklad zelenou skalicou alebo drevným uhlím :AuCl3 + 3 FeSO4 → Au + FeCl3 + Fe2(SO4)3

4 AuCl3 + 6 H2O + 3 C → 4 Au + 12 HCl + 3 CO2

V surovom zlate sa nachádza aj zvyšok striebra a medi, na ich odstránenie sa používa metóda kvartácia (s HNO3) a afinácia (s vriacou H2SO4), v ktorých sú tieto kovy rozpustné, zlato zostáva nerozpustné.

Výroba zlata

Kyanizácia (lúhovacia metóda): Hlavný spôsob získavania zlata, na základe ľahkej rozpustnosti zlata v

zriedených roztokoch alkalických hydroxidov, potrebný je nadbytok O2. Vylúhovanie prebieha niekoľko dní v plytkých kruhových nádržiach s

prívodmi vzduchu a miešadlami podľa reakcie :4 Au+ 8 NaCN + 2 H2O + O2 → 4 Na[Au(CN)2 ] + 4 NaOH

Roztok komplexného kyanidu sa zráža Zn alebo Al v kadiach.2Na[Au(CN)2 ] + 4NaCN + 2 Zn + 2H2O → 4 Na2[Zn(CN)4 ] + 2 NaOH + 2Au + H2

Kal sa odfiltruje a rozpustí v olove, z retorty sa olovo a zinok oddestilujú a zostane surové zlato.

Výroba zlata

Moderná lúhovacia technológia spočíva na metóde CIL (carbon in leach), kedy sa na sorpciu zlatokyanidových komplexov používa aktívne uhlie.

Aktívne uhlie s naviazaným komplexom sa premýva horúcim roztokom NaCN a NaOH a zlato sa zachytáva na antikorozívnej oceľovej katóde.

Zbytkový kyanid sa pred vypustením na odkalisko detoxikuje oxidáciou na oxidy uhlíka a dusíka.

V súčasnosti sa ako náhrada toxických kyanidov používajú tiosíran a tiomočovina, hoci technológia je náročnejšia a vytvorené komplexy sú menej stále ako kyanidokomplexy zlata.

Použitie : zliatiny - eletrotechnický priemysel, medicína, zlatníctvo, mincovne, zlaté rezervy centrálnych bánk.

Výroba zlata

Výskyt : Cinabarit (HgS, hlavný zdroj), ostatné rudy : corderoit (Hg3S2Cl2), livingstonit (HgSb4S8), montroydit (HgO), a kalomel(Hg2Cl2). Výroba ortuti z cinabaritu sa deje 3 spôsobmi : Oxidačné praženie :HgS + O2 → Hg + SO2 Rozklad páleným vápnom :4 HgS + 4 CaO → 2 CaS +CaSO4 + 4 Hg Rozklad železom :HgS + Fe → FeS + Hg cinabarit

Výroba ortuti

Hlavný spôsob je oxidačné praženie, kedy sa jemne rozomletá ruda zahrieva v rotačných peciach za prístupu kyslíka.

Pri 357°C vytvorená ortuť sa odparuje a následne ochladením kondenzuje. Surová ortuť obsahuje aj nečistoty ako sú oxidy a sulfidy kovov, hlavne Sb

a As vytvárajúce ortuťovú čerň na povrchu. Ortuťová čerň sa odstráni filtráciou, keďže ortuť má vyššiu hmotnosť. Ak sa ortuť používa na špeciálne účely, je potrebné ju čistiť

elektrolytickou rafináciou a vákuovou destiláciou.

Použitie : ako rozpúšťadlo kovov – tvorí amalgámy, pri elektrolytickej výrobe hydroxidov, fyzikálne prístroje, svietidlá

Výroba ortuti

Výskyt : galenit (PbS, hlavný zdroj), ostatné rudy : ceruzit (PbCO3), anglezit (PbSO4) Galenit sa obohacuje selektívnou flotáciou na zvýšenie koncentrácie olova.

Spôsoby výroby olova :1. Praženie a redukčné tavenie Flotačný koncentrát s obsahom PbS sa praží za intenzívneho prívodu vzduchu, kedy sa

spečie a oxiduje :2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2

Praženie sa urýchľuje pridaním CaO a Fe2O3, ktoré katalyticky oxidujú SO2 na SO3 a ten pôsobí oxidačne na PbS :

PbS + 3 SO3 → PbO + 4 SO2 PbO + SO3 → PbSO4

3 PbSO4 + PbS → 4 PbO + 4 SO2

Výroba olova

Výpražky sa redukujú v šachtovej peci a pridávajú sa kremeň a vápenec ako tavivá, redukčným činidlom je koks :PbO + CO → Pb + CO2 PbO + C → Pb + CO PbSiO3 + CaO → PbO + CaSiO3 PbSO4 + 4 C → PbS + 4 CO

Ak sa do vsádzky pridá aj železný odpad, železo pôsobí redukčne a zabraňuje stratám olova :PbS + Fe → FeS + PbPbSiO3 + Fe → FeSiO3 + Pb

Roztavené olovo sa vplyvom svojej hmotnosti usádza na spodok nisteja a nad ním je troska obsahujúca kovy kobalt, meď a nikel.

Po vypustení nasleduje proces rafinácie olova. Metóda redukčného tavenia je vhodná pre akúkoľvek olovenú rudu.

Výroba olova

2. Praženie a oxidačné tavenie Metóda je vhodná pri rudách bohatých na olovo. Flotačný koncentrát s obsahom PbS sa praží pri 600 °C a mení sa čiastočne

na PbO a PbSO4 , ktoré reagujú so zvyškom PbS :2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2 PbS + 2 PbO → 3 Pb + SO2 PbSO4 + PbS → 2 Pb + 2 SO2

3. Zrážanie so železom Metóda vhodná pri rudách bohatých na olovo bez arzénu, antimónu a zinku. Princípom metódy je väčšia afinita síry k železu :

PbS + Fe → FeS + Pb

Výroba olova

Procesy rafinácie surového olova:1. Vyceďovanie : odstraňujú sa kovy s vyššou teplotou topenia (Cu, Ni,

Co,Fe), prebieha v šikmej nistejovej peci, olovo sa zahreje na teplotu vyššiu ako je jeho teplota topenia, následne steká dole a zanecháva penu, ktorú tvoria sulfidy a arzenidy kovov.

2. Harisovanie : vycedené olovo sa preháňa cez roztavenú zmes NaOH, NaCl a NaNO3 a dochádza k oxidácii kovov As, Sb a Sn, vznikajú arzeničnan, antimoničnan a ciničitan, zostáva striebro.

3. Elektrolytická rafinácia : získava sa olovo s čistotou 99,99%, anódy sú zo surového olova, katódy sú olovené plechy, sú ponorené do roztoku PbSiF6 a H2SiF6 , pri tejto metóde odpadá parkesovanie

Výroba olova

Procesy rafinácie surového olova:4. Parkesovanie (odstriebrenie): využíva sa pri tom dobrá rozpustnosť

zinku v olove, roztavený zinok sa zmieša s roztaveným olovom a po vychladnutí vypláva zinok na povrch vo forme peny spolu so striebrom, na dobré odstriebrenie sa tento postup opakuje 4 krát.

5. Konečná rafinácia: odstránenie zinku z olova vháňaním vodnej pary alebo kyslíka do roztaveného olova, alebo harisovaním, kedy sa zinok vylúči vo forme zinočnatanu sodného.

Použitie : káble, akumulátory, vodovodné rúrky, kyselinovzdorné nádoby, ochrana voči RTG žiareniu, zliatiny – pájky, strelivo

Výroba olova